东海Shim孔中始新世、上新世与早更新世底栖有孔虫氧同位素测温研究

前人的研究已证明,有孔虫壳体的氧同位素组成取决于它们生命活动时的海水温度、生活的水体的同位素以及可能存在的生物体内的生物分馏作用。我们研究了采自我国东海海域一个钻孔中的始新世、上新世及第四纪底栖有孔虫的氧、碳稳定同位素组成。所用属种都为     

共和盆地更尕海湖泊现代水环境与碳酸盐碳氧同位素组成变化

通过分析更尕海轮藻碳酸盐结壳、软体动物壳体等碳氧同位素的季节变化,结合湖水溶解无机碳(DIC)碳同位素(δ13CDIC)和湖水氧同位素(δ18OLake),探讨其与现代湖泊水体环境的关系.结果表明,5~8月,轮藻植物生长速率约为5~6 cm/月;期间,沉水植物强烈的光合作用和碳酸盐的析出导致湖水pH升高,同时湖水DIC和Ca2+含量显著下降.结合流域水体氧同位素、气温和降水量等观测资料,指出更尕海湖泊水位季节变化是区域降水量与蒸发作用平衡的结果;湖水氧同位素组成主要受入湖水氧同位素组成、湖泊内蒸发过程和降水量等的影响.软体动物壳体氧、碳同位素组成可分别代表δ18OLake与δ13CDIC的年际变化.然而,轮藻结壳氧同位素与δ18OLake之间非平衡分馏效应显著,有待于进一步开展工作.     

黄土高原现代植被花粉稳定同位素基本特征

中国黄土地层的稳定同位素特征与黄土高原气候环境特征的关系前人已做过一些工作,并取得了一些很好的成果.耿安松等指出黄土地层中碳酸盐的δ~(13)值越低显示生物活动越强气候越温湿,反之气候越冷干生物活动越弱则碳酸盐的δ~(13)C值越高,可以用做古气候代用指标.魏明建等做出了较详细的碳酸盐碳、氧同位素序列,其中δ~(13)C序列可与深海沉积同位素气候曲线对比,与磁化率、全氧化铁气候曲线的波动一致,表明是一种较好的气候指标.同时指出:由于其易迁移所以时间分辨率较低,且记录的气候变化超前于其他指标.谭桂声等研究了钙质结核碳、氧同位素组成,认为δ~(13)C主要指示古土壤发育时的环境降水量,δ~(18)O指示土壤发育时的环境温度,δ~(13)C-δ~(18)O直线指示控制古土壤形成环境的古夏季风风场.     

大别山-苏北榴辉岩带氧同位素特征及其地质意义

从80年代中后期开始,涉及同位素的资料多限于对榴辉岩形成年代的测定,谢窦克仅报道了安徽境内岳西地区榴辉岩中矿物的氧同位素组成,而研究整个榴辉岩带同位素地球化学特征的报道至今都还没有出现过.本文将根据13个样品的氧同位素分析数据简要报道大别山-苏北榴辉岩带的氧同位素组成和温度特征,并初步讨论全岩δ~(18)O值变化的原因及其在大地构造学上的某些意义.     

蜗牛Achatina fulica壳体δ~(18)O环境指示意义的实验

陆生蜗牛化石氧同位素组成能够记录古降水和古温度信息,但古环境因子影响蜗牛壳体氧同位素组成的机理仍不明确,因此越来越多的研究侧重于对现代蜗牛壳体的环境效应进行探讨,而野外采样研究很难分离出单独环境因素的贡献,研究基于控制变量法的原理设计了两套实验方案,以Achatina fulica蜗牛为实验对象进行实验室培养,结果表明:(1)在相同的温湿度下,不同来源的环境水所饲养的结果均有一定的差异,并且得到分馏值与环境水δ18O值的相关性方程分别为:y=-0.4571x+1.4749,R2=0.9794(生菜叶组),y=-0.2179x+4.1566,R2=0.6821(玉米粉组);(2)在环境水来源单一、温度区间较小的情况下,温度与壳体氧同位素关系的经验方程为103lnα(Aragonite-H.2439×106T-2+48.033(R2=0.5666),这与无机碳酸盐分2O)=-1馏的相关实验结果趋势相反.实验结果表明,温度恒定的条件下,环境水是影响蜗牛壳体氧同位素组成的主导因素;在温度区间较小的条件下,温度对壳体氧同位素分馏的影响并不明显;研究结果还说明外加碳酸盐对壳体文石氧同位素组成几乎没有影响,但食物中所含的水分对蜗牛壳体δ18O值产生了不可忽视的影响.     

渤海湾盆地早第三纪非海相钙质超微化石的锶同位素证据

渤海湾盆地早第三纪沙河街组在沉积过程中有无“海侵”,一直是地学界争论的问题之一.争论的原因是在这套地层中既存在典型的陆相化石(如介形虫、腹足类及轮藻等)又有一些所谓“海相性”化石(如有孔虫、鱼类、钙质超微化石等).其中尤以钙质超微化石最为引人瞩目,因为尽管该类生物现代有一个属(Hymenomonas)生活在淡水中,但其不具钙质骨骼而无法保存为化石,故一般认为钙质超微化石为典型的海相化石.本文无意再从这些化石的属种组成、形态特征及生态分布对上述问题进行深究,而利用近年来发展迅速的锶同位素分析方法,以沙河街组钙质超微化石为材料,从地球化学的角度来探讨该类化石生活的环境.1 材料与方法样品取自山东济阳拗陷6个钻孔的沙河街组(图1).通过分析发现钙质超微化石主要分布在沙河街组一段和四段,其数量丰富,但属种单调,主要为Reticulofenestra bohaiensis(图2).产钙质超微化石的岩性主要有钙质页岩、灰色泥灰岩及灰褐色泥岩,其中以其“黑”、“白”相间韵律纹层的钙质页岩中最为丰富,灰白色的钙质薄层几乎全部为钙质超微化石(图2),而暗色的泥岩层则为沟鞭藻及其他有机质,不含超微化石.首先对每个样品在偏光显微镜和扫描电子显微镜下进行观察,然后挑选了10个超微化石最丰富、成岩作用影响最     

西菲律宾海第四纪钙质超微化石及微玻陨石地层学

对西菲律宾海MD06-3047 和MD06-3050 两个柱状样第四纪沉积物进行了钙质超微化石和微玻陨石分析. 经过鉴定统计, 识别出自2.36 Ma 以来的7 个钙质超微化石地层学事件, 分别是Discoaster brouweri 的末现、Calcidiscus macintyrei 的末现、Large Gephyrocapsa的初现、Large Gephyrocapsa 的末现、Pseudoemiliania lacunosa 的末现、Gephyrocapsacaribbeanica 的快速增长、以及Emiliania huxleyi 的初现. 同时, 在MD06-3050 柱状样岩芯1340~1374 cm 层位发现大量微玻陨石. 通过氧同位素年代曲线对比, 得出这些钙质超微化石生物学事件和微玻陨石事件的年龄.     

中国东部中生代花岗岩长石铅同位素组成与铅同位素省划分

最近二十多年间,中、新生代岩浆岩的Pb,Sr,Nd同位素组成随区域而变化的研究结果,引起了人们的强烈兴趣.许多学者已对美国西部以及北美洲中、新生代岩浆岩进行了Pb,Sr,O,Nd同位素填图,并提出北美洲大致存在三个基底岩石省;日本学者对日本列岛中、新生代岩浆岩Pb,Sr同位素研究后圈出了等值线变化趋势;有人根据氧同位素组成变异,把南美洲安第斯山脉划分出五个火山岩带.在我国,已有许多学者对中、新生代岩浆岩的O,Pb,     

沼泽沉积物中单体正构烷烃碳同位素研究

80年代末,国外研制出GC-C-IRMS碳同位素分析新技术,使碳同位素研究进入了分子水平,出现了生物标志化合物稳定碳同位素地球化学研究新领域.生物标志化合物碳同位素组成与生物先质及成岩演化的关系,是该研究领域的关键问题之一.国外已从生物体、现代沉积物和热模拟实验研究着手,对这一问题进行了一些研究.研究结果表明,沉积物中生物标志化合物碳同位素组成与生物先质碳同位素组成和成岩演化关系密切.例如,Rieley等研究了Ellesmere湖泊现代沉积物和湖周围C_3植物叶中单体正构烷烃碳同位素组成,发现两者具有成因联系.本文对我国甘南(甘肃省南部)现代沼泽沉积物泥炭和准噶尔盆地古代沼泽沉积物长焰煤样品中单体正构烷烃碳同位素进行了分析,研究了它们碳同位素组成与有机质输入源和成岩演化的关系.     

大气硝酸盐中氧同位素异常研究进展

硝酸盐是大气中的主要污染物,其前体物NO_x(NO+NO_2)参与大气中多种光化学反应,可以改变大气氧化特性,有利于细颗粒物的形成,影响气候系统与人类健康.硝酸盐氧同位素异常(Δ~(17)NO_3~-)是解析大气硝酸盐生成途径的有力手段.本文对大气硝酸盐氧同位素异常的研究进展进行了综述.首先列举了测试大气硝酸盐三氧同位素(~(16)O, ~(17)O和~(18)O)的前处理方法(热解法、细菌法和化学法),并对比了全球范围内大气硝酸盐氧同位素异常的时空分布特征.其次总结了大气中硝酸盐生成的主要途径及其氧同位素质量守恒,讨论了大气硝酸盐中氧原子的可能来源及其氧同位素异常值,评估了全球及典型区域尺度上氧同位素异常的模型.最后对大气硝酸盐氧同位素异常的未来研究方向进行了展望.     

食物控制的陆生蜗牛碳同位素组成

陆生蜗牛壳体化石碳酸盐(文石, CaCO₃)稳定碳同位素组成已被用于解释过去古植被C₃/C₄光合作用类型的变化, 但是蜗牛壳体碳同位素组成是否取决于其食物碳同位素组成一直是争议的问题. 对黄土高原等地现生蜗牛软体躯干有机碳和壳体文石无机碳同位素组成测量表明, 壳体文石无机碳同位素δ¹³C_a分布范围为-13.1‰ ~ -4.3‰; 对应的软体躯干有机碳同位素δ¹³Corg分布范围为-26.8‰ ~ -18.0‰, 两者之间存在显著的相关关系(δ¹³C_a = 1.021 δ¹³C_org + 14.38; R = 0.965; N = 31), 壳体文石¹³C相对于躯干平均富集(14.2 ± 0.8)‰. 由于蜗牛软体和食物碳同位素组成一致, 这样结果表明黄土高原陆生蜗牛壳体碳同位素组成可以反映其食物的同位素特征和潜在生态背景. 进而认为: (1)蜗牛碳酸盐壳体中的碳主要来自于蜗牛代谢(呼吸)作用产生的CO₂; (2) 蜗牛休眠、壳体封闭时期壳内CO₂与体液HCO₃^-之间碳同位素处于平衡分馏状态; 蜗牛活动时期CO₂的释放, 壳体文石形成, 碳同位素动力分馏作用发生, 导致壳体文石¹³C富集程度显著高于同位素平衡分馏值.     

钙钛矿的氧同位素分馏

钙钛矿(CaTiO_3)是金伯利岩中的特征副矿物,偶尔可以成为主要组成矿物.它也常以副矿物形式存在于许多碱性岩和某些变质岩中.具有钙钛矿结构的硅酸盐是下地幔的重要组成矿物.因此,理解钙钛矿的氧同位素分馏性质不仅对于含这种矿物的地壳地幔岩石的地质测温和热历史探索,而且对于地幔的化学结构研究具有重要意义.然而,至今尚未有人对钙钛矿的氧同位素分馏进行深入系统的研究.仅加拿大的Gautason等对方解石-钙钛矿之间的氧同位素分馏做了初步实验测定.本文根据作者建立的增量方法,从理论上计算了钙钛矿的氧同位素分馏.     

东北四龙湾玛珥湖现代硅藻氧同位素组成与水体温度的热力学分馏特征

硅藻氧同位素已日益成为重要的定量古气候研究手段,但在我国仍处探索阶段.选取东北四龙湾玛珥湖进行了为期2a的湖泊监测、样品收集和现代硅藻氧同位素研究,为该玛珥湖定量化古气候记录研究奠定基础.逐步氟化条件实验表明,我们已完全具备和掌握了硅藻氧同位素研究的实验设备和技术方法.现代硅藻样品的氧同位素结果显示,在3.6～24℃的水体温度区间硅藻氧同位素与生长温度存在着线性分馏关系,分馏梯度为–0.185‰/℃～–0.238‰/℃,与近年来不同水体、不同地区、不同种属以及实验室培养硅藻的研究结果有良好的一致性,揭示了硅藻壳体氧同位素的分馏效应主要受控于生长温度.四龙湾表层和底层沉积硅藻氧同位素的对比研究发现,二者存在一定的差别,可能与不同深度沉积过程的差异以及硅藻来源差异有关.     

南海北部HY4-901孔氧同位素与古气候研究

近20多年来,随着古海洋学研究的深入和氧同位素分馏机理方面的探讨,人们对海洋沉积岩芯中浮游有孔虫样品δ~(18)O变化的控制因素,有比较清楚的认识,其变化主要取决于当时海水的δ~(18)O和表层水温的变化.HY4-901柱状样位于南海北部陆坡18°49′N113°28′E,水深1120m..l 沉积特征该柱状剖面沉积连续,粒度均匀,颜色也较均一.以粉砂质粘土为主,少量粘土质粉砂,未见非正常沉积,富含浮游有孔虫、钙质超微化,硅藻、放射虫也较丰富,为典型的上陆坡沉积.2 分析方法及稳定同位素特征本柱状样长250cm,其中0～100cm段,按1cm连续取样;10～250cm段,按2cm取样,共取175个样品作碳、氧稳定同位素分析.样品先用0.063mm孔径的筛进行冲洗之后进行有孔虫鉴定,并挑选其中个体大小接近的袋拟抱球虫作稳定同位素测定.样品在甲醇中用超声波清洗后,放在小玻璃舟内压碎,放入350℃炉内烘烤去除有机质,在0,5Pa的真空条件下与无水磷酸反应生成二氧化碳,去水后,通入质谱进行测定.     

北冰洋马克洛夫海盆现代浮游有孔虫深度分布及其生态与氧碳同位素特征

北极地区对气候变化极为敏感,并通过海冰覆盖程度体现非常明显的放大效应.过去几十年的观察证明,北冰洋海冰正在加速后退和变薄,对全球气候的反馈和影响已成为当前气候变化研究的重大课题.浮游有孔虫钙质壳作为远洋沉积物的主要组成成分,也是古海洋重建的重要工具,但北冰洋海区因材料所限研究程度很低.本次工作通过对中国第4次北极考察在北冰洋马克洛夫海盆(Makarov Basin)浮游拖网取得的现代有孔虫样品的分析,解释现代浮游有孔虫组合及其稳定同位素组成所传达的生态信息,并建立主要属种分布与环境之间的相关关系.获得如下认识:(1)马克洛夫海盆150μm的浮游有孔虫组合以极地种Neogloboquadrina pachyderma(sinistral coiling)占绝对优势;(2)浮游有孔虫主要生活在水深50~100 m的上部盐跃层中,其次是100~200 m水层;(3)盐跃层中温度的变化会影响到浮游有孔虫的绝对丰度和在水柱中的分布,盐跃层更暖的环境更有利于浮游有孔虫的发育;(4)在100~200 m水深间隔,N.pachyderma(sin.)壳体较轻的?18O值(2.11‰)应与海冰冻结时析出的轻同位素卤水有关,而水深50~100 m处较重的?18O值(1.68‰~2.68‰,平均2.27‰)可能是受表层海冰融化形成的含较重氧同位素的低盐水影响.     

华南下寒武统地层的Mo同位素组成特征及其古海洋环境意义

Mo同位素是近10年来发展起来的新的非传统稳定同位素之一, 由于其特殊的同位素分馏机制, 使之成为研究古海洋和大气环境的良好指标. 通过对中国南方典型下寒武统剖面的Mo同位素组成的测定, 推断寒武纪早期海水的δ⁹⁷/⁹⁵Mo值应大于1.4‰, 并且较为稳定, 而剖面上Mo同位素组成的变异与沉积环境的氧化还原变化有关. 结合已有的数据, 整个地史时期海水的Mo同位素演化模型被构建, 其同位素组成变化基本与大气氧的演化一致.     

贺兰山地区震旦系碳酸盐岩碳氧同位素分析

对宁夏贺兰山地区出露的震旦系碳酸盐岩进行了详细的野外地质调查和碳氧同位素分析测试, 发现该地区震旦系正目观组碳酸盐岩碳同位素表现出一定的变化规律： 由北到南的几条典型剖面中δ¹³C值自下向上均逐渐减小, 变化范围都集中在?4.51‰~0.11‰, 最大负偏值达到了?6.88‰. 兔儿坑组中发现的宏体生物化石在华南灯影组中部出现, 从而将正目观组和兔儿坑组的形成时代限定在震旦纪. 冰川的发育导致了极端寒冷的气候, 海洋中有机质大幅降低, δ¹³C值出现普遍的负偏. 兔儿坑组代表了冰期的结束, 生物的复苏, 海洋中有机物含量增加. 通过与全球其他地区同期地层碳氧同位素分布的投图对比, 发现正目观组冰期沉积的形成时间可能晚于Gaskiers冰期, 研究其为探讨埃迪卡拉纪华北板块的古海洋、古地理环境和生物演化起了重要作用, 为全球同期地层碳氧同位素数据库提供了新的补充.     

河蚬壳体δ~(13)C:由水体溶解无机碳重建过去环境变化的代用指标

溶解无机碳(DIC)是陆地生态系统水体重要的组成物质.其含量、组成以及碳的来源决定于汇水区域环境条件和流域水体碳循环特征.如果能够反演水体DIC的地球化学特征,则可以为重建过去环境变化提供一条新途径.河蚬是陆地生态系统水体中广泛分布的底栖双壳类动物,其壳体由碳酸盐矿物构成,是软体在生长过程中依次分泌的结果,因而具有DIC代用指标的潜质.通过对中国西江流域河蚬壳体及其环境水体DIC的分析,发现了二者碳同位素组成之间显著的相关关系(P0.01,r=0.63),表明河蚬壳体碳同位素组成的变化记录环境水体DIC的相应变化,其时间分辨率很容易达到季节变化的水平.新陈代谢作用虽然使壳体的碳同位素组成平均低于水体DIC同位素组成1.4‰,但整体上并未改变壳体与水体DIC同位素组成变化的相关性.分水岭地区小溪流DIC同位素组成在时间上变化较大,因而对壳体样品选取的空间分辨率要求较高,不宜作为代用指标的首选.该结果为利用湖泊滨岸和/或河流阶地沉积物中河蚬化石的分析重建流域过去环境变化和碳循环提供了科学基础和技术途径.     

新西兰陶波酸性火山岩氧同位素组成研究

新西兰北岛陶波(Taupo)火山岩带,位于太平洋板块俯冲于印度板块之下的印度板块一侧,是世界上最著名的第四纪酸性火山岩带之一,长约250km,宽约50km,其中95%以上的岩石为SiO_2含量大于70wt.%、含石英和长石斑晶的凝灰岩和流纹岩.该带形成于拉张构造环境,空间上呈北东向与陶波地堑的展布相吻合.由于水-岩作用的结果,表面上看来很新鲜的火山岩,其实测氧同位素组成亦可能大大偏离初始值,因而用全岩样品的实测值解释岩石成因将具有不确定性.本文首次提供了陶波火山岩带酸性火山岩中长石和石英斑晶的氧同位素数据;根据对单矿物氧同位素的研究,恢复了全岩样品的初始氧同位素组成,在此基础上探讨了岩石成因.     

矿物反应与氧同位素平衡——方解石-橄榄石体系的实验研究

利用矿物反应方法确定产物之间的稳定同位素分馏系数尚不多见.已知的例子是通过氧化铁橄榄石形成石英和磁铁矿,从而直接得到这两个产物矿物之间的氧同位素分馏.这个实验的结果已被后来的同位素交换反应实验数据所证实.本文报道利用白云石同透门石在680℃和5kb条件下的反应形成方解石和镁橄榄石所得到的氧同位素分馏结果.